offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ১১ · টপিক ১৩

তড়িতের সিস্টেম লস এবং লোড শেডিং

পড়ার নোট

সিস্টেম লস

বিদ্যুৎকেন্দ্র থেকে গ্রাহকের কাছে বিদ্যুৎ পৌঁছাতে পরিবাহী তার লাগে। এই তারের রোধ কম হলেও শূন্য নয়। ফলে বিদ্যুৎপ্রবাহের সময় বৈদ্যুতিক শক্তির কিছু অংশ তাপশক্তিতে রূপান্তরিত হয়ে পরিবেশে চলে যায়। সরবরাহব্যবস্থায় শক্তির এই ক্ষয়কে সিস্টেম লস বলে। এই শক্তি গ্রাহকের বাতি জ্বালানো বা ফ্যান চালানোর কাজে পৌঁছায় না, তাই এর অর্থনৈতিক ক্ষতিও আছে।

তারের ক্ষয় হওয়া ক্ষমতা Ploss=I2RP_{\text{loss}}=I^2R। এখানে PlossP_{\text{loss}} প্রতি সেকেন্ডে ক্ষয় হওয়া শক্তি, একক ওয়াট (W); II প্রবাহমাত্রা, একক অ্যাম্পিয়ার (A); RR তারের রোধ, একক ও’ম (Ω\Omega)। নির্দিষ্ট সময়ে ক্ষয় হওয়া শক্তি Wloss=I2RtW_{\text{loss}}=I^2Rt; এখানে WlossW_{\text{loss}} শক্তি, একক জুল (J), এবং tt সময়, একক সেকেন্ড (s)।

সরবরাহ করা ক্ষমতা P=VIP=VI; এখানে PP ক্ষমতা, একক ওয়াট (W), এবং VV বিভব পার্থক্য, একক ভোল্ট (V)। একই ক্ষমতা পাঠাতে ভোল্টেজ বাড়ালে প্রবাহমাত্রা কমে। ফলে তারের রোধ অপরিবর্তিত থাকলে তাপজনিত ক্ষয় কমে। বিদ্যুৎকেন্দ্রে স্টেপ আপ ট্রান্সফরমার ভোল্টেজ বাড়ায়; গ্রাহকের কাছে বিতরণের আগে স্টেপ ডাউন ট্রান্সফরমার সেটি ব্যবহারযোগ্য নিম্ন ভোল্টেজে নামায়।

সমাধান করা উদাহরণ: ধরা যাক, একটি সরবরাহ তারের রোধ 2 ও’ম।

  • 4 A প্রবাহে ক্ষয় হওয়া ক্ষমতা Ploss=42×2=32 WP_{\text{loss}}=4^2\times2=32\,\mathrm{W}।
  • একই ক্ষমতা পাঠানোর সময় ভোল্টেজ দ্বিগুণ করলে প্রবাহমাত্রা হয় 2 A।
  • তখন ক্ষয় Ploss=22×2=8 WP_{\text{loss}}=2^2\times2=8\,\mathrm{W}, অর্থাৎ আগের এক-চতুর্থাংশ।

লোডশেডিং

বিদ্যুৎকেন্দ্রগুলোর উৎপাদিত বিদ্যুৎ জাতীয় গ্রিডে যুক্ত হয়। স্থানীয় বিদ্যুৎ উপকেন্দ্র বা সাবস্টেশন সেখান থেকে বিভিন্ন এলাকায় বিদ্যুৎ বিতরণ করে। চাহিদার তুলনায় সরবরাহ কম হলে এক এলাকায় বিদ্যুৎ দেওয়ার জন্য অন্য এলাকায় সাময়িক সরবরাহ বন্ধ করার প্রক্রিয়াকে লোডশেডিং বলে। পর্যাপ্ত সরবরাহ ফিরে এলে সংযোগ আবার চালু করা হয়। দীর্ঘ ঘাটতিতে কর্তৃপক্ষ এলাকাভেদে চক্রাকারে বিদ্যুৎ বন্ধ রাখে।

বাংলাদেশের গরমের দিনে অনেক বাসায় একসঙ্গে ফ্যান ও এসি চললে চাহিদা বাড়ে। সরবরাহ সেই চাহিদা মেটাতে না পারলে লোডশেডিং হতে পারে, ফলে পড়াশোনা ও দৈনন্দিন কাজ ব্যাহত হয়। অপ্রয়োজনীয় যন্ত্র বন্ধ রাখলে চাহিদা কমে; সরবরাহব্যবস্থার উন্নতি ক্ষয় ও ঘাটতি কমাতে সাহায্য করে।

সাধারণ ভুল: সিস্টেম লস ও লোডশেডিংকে একই ঘটনা ভাবা। প্রথমটি শক্তির ক্ষয়, দ্বিতীয়টি ঘাটতির কারণে নিয়ন্ত্রিতভাবে সরবরাহ বন্ধ রাখা।

মনে রাখো: একই ক্ষমতা উচ্চ ভোল্টেজে পাঠালে সিস্টেম লস কমে; চাহিদা অনুযায়ী সরবরাহ না থাকলে লোডশেডিং হয়।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • তড়িৎ ক্ষমতা ও লাইনে অপচয়চালিয়ে দেখো

    একটি বিদ্যুৎ সঞ্চালন লাইনের রোধ r = ৬ Ω, যা ১৮ Ω রোধের একটি বাতির সাথে শ্রেণি সংযোগে যুক্ত। বিদ্যুৎ উৎসের ভোল্টেজ v = ২৪ V রাখা আছে। এতে বর্তনীতে ১.০ A প্রবাহ চলছে, বাতিটি ১৮ W ক্ষমতা পাচ্ছে এবং লাইনে অপচয় হচ্ছে ৬ W (মোট ক্ষমতার ২৫%)। বাতিতে নির্দিষ্ট ক্ষমতা পৌঁছানোর সময় লাইনে তাপজনিত সিস্টেম লস কোন ক্ষেত্রে বেশি হবে?

অনুশীলনের প্রশ্ন

  1. বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্র (যেমন আশুগঞ্জ বা পায়রা) থেকে জাতীয় গ্রিডের দূরবর্তী এলাকায় বিদ্যুৎ প্রেরণের সময় অত্যন্ত উচ্চ ভোল্টেজ (high voltage) ব্যবহার করার মূল বৈজ্ঞানিক কারণ কী?

    1. ক

      তড়িৎ প্রবাহ (I) কমিয়ে সঞ্চালন তারের I²R তাপীয় অপচয় বা সিস্টেম লস কমানো

    2. খ

      সঞ্চালন তারে মুক্ত ইলেকট্রনের বেগ বৃদ্ধি করে দ্রুত বিদ্যুৎ পৌঁছানো

    3. গ

      দূরপাল্লার তারের অভ্যন্তরীণ রোধ (resistance) শূন্যে নামিয়ে আনা

    4. ঘ

      গ্রিডের গ্রাহক প্রান্তে অতিরিক্ত ভোল্টেজ সঞ্চিত রাখা

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ক) তড়িৎ প্রবাহ (I) কমিয়ে সঞ্চালন তারের I²R তাপীয় অপচয় বা সিস্টেম লস কমানো

    1. নির্দিষ্ট পরিমাণ তড়িৎ ক্ষমতা সঞ্চালনে P = VI সূত্রানুসারে ভোল্টেজ (V) অনেক বাড়ালে তড়িৎ প্রবাহ (I) উল্লেখযোগ্য পরিমাণে হ্রাস পায়।
    P=VI  ⟹  I=PVP = VI \implies I = \frac{P}{V}
    1. সঞ্চালন তারে তাপ হিসেবে অপচয়কৃত ক্ষমতা P_loss = I²R। প্রবাহ কমলে এই সিস্টেম লস (system loss) বহুগুণ কমে যায়।
    Ploss=I2RP_{\text{loss}} = I^2 R

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

মেন্টরকে বাংলায় বা ইংরেজিতে জিজ্ঞেস করো, বা খাতার ছবি দাও। সিমুলেশন চালিয়ে বুঝিয়ে দেবে।

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো